Пређи на садржај

Експлозивна топлота

Izvor: Vojna Enciklopedija
(разл) ← Старија измена | Тренутна верзија (разл) | Новија измена → (разл)

Топлота експлозије (специфична енергија) или топлота експлозивне трансформације – количина топлоте која се ослобађа приликом експлозивне трансформације 1 мола или 1 кг (2,2 лб) експлозива је једна од битних карактеристика експлозива; ово је један од термичких ефеката у теорији експлозива заједно са топлотом стварања и топлотом сагоревања експлозива. [1]

Такође, топлота експлозије је општи топлотни ефекат хемијских реакција на фронту детонационог таласа и реакција које се настављају адијабатским ширењем продуката експлозије по завршетку реакција. [2]

Јединице мере: кцал/кг, [2] кЈ /кг, [3] кцал/мол, [2] Ј/мол, [2] Ј/кг. [2][4]

У формулама, по правилу, означеним са Qв[4],Qвзр[2][5]

Топлота експлозије се користи за одређивање способности одређеног експлозива. [4]

Такође, топлота експлозије је параметар који се односи на безбедност експлозива, као и експлозивних препарата и горива. [6] Одговара количини топлоте која се ослобађа током експлозивног распадања супстанце. Вредност зависи од агрегатног стања производа распадања, због чега се вредности дате за калориметријска поређења обично заснивају на течној води.

Топлота експлозије се теоретски може проценити из разлике у енталпијама формирања производа распадања и полазних материјала према Хесовој теореми топлоте. [6] За смислену упоредивост, примењују се јединствени приступи засновани на почетном стању експлозива у чврстом или течном облику, као и на продуктима распадања охлађеним до нормалних услова. Процене могу бити прилично сложене због неопходног разматрања равнотеже као што је водени гас или Бодуарова равнотежа.

Експериментално одређивање топлоте експлозије врши се у калориметријској бомби.

Топлота детонације која се остварује током детонације експлозива може се разликовати од топлоте експлозије.

Прорачун и одређивање топлоте експлозије

Топлота експлозије одређена је:

  • експериментално у калориметријским инсталацијама;
  • рачунским методама (теоријски). [2][7][8]

Индикатори топлоте експлозије, утврђени емпиријски, тренутно достижу тачност од 0,1 %. [7] Као стандардни услови користе се температуре од 0 °Ц (32 °Ф) и 18 °Ц (64 °Ф), притисак 10 Па. [8]

Теоријски прорачун топлоте експлозије је могућ ако постоје тачне информације о саставу продуката експлозије, који је, пак, одређен и карактеристикама пуњења и својствима експлозива, као и условима експлозије. [2][7][9] Метод прорачуна се користи у случајевима када је немогуће спровести експеримент или су потребни теоријски подаци за експлозив који још није синтетизован или експлозивни систем. [7]

Настале нумеричке вредности топлоте експлозије различитих супстанци узимају се као непромењене за сваку од њих, а истовремено на ове индикаторе утичу и карактеристике пуњења и услови хлађења, што доводи до промене у топлотни ефекат реакције. [10] Дакле, топлота експлозије није константна вредност и варира у одређеним границама, на пример, за широко коришћене експлозиве – од 1000 до 1500 кцал/кг. [2][11]

Врсте теоријских прорачуна топлоте експлозије

Теоријски прорачун топлоте експлозије се врши према општим правилима Малард - Ле Цхателиер или Бринклеи-Вилсон експлозивних једначина разлагања, посебно за експлозиве са малим негативним, нултим или позитивним балансом кисеоника. За супстанце са негативним балансом кисеоника, примена једначина Маллард-Ле Цхателиер-а је неприхватљива, пошто резултат не одговара експериментално добијеним индикаторима, па се користи Бринклеи-Вилсонова једначина, где је резултат конзистентнији са експерименталним топлотама, али чак и у овом случају, резултати за ТНТ су прецењени. [12]

Закон Гесса

Обично се за израчунавање топлоте експлозије користи Хесов закон, заснован на првом закону термодинамике, према коме је укупан топлотни ефекат одређен почетним и коначним стањем система, {сфн|Грабчак, Малышев, Комащенко, Федунец|1997|с=84}} тј. у односу на теорију експлозије, топлота експлозије треба да буде разлика између топлоте настајања продуката експлозије и топлоте стварања експлозива: [2][5]

  • Qвзр = Σqпв – qвв,

где је Qвзр топлота експлозије, Σqпв топлота стварања продуката експлозије, qвв топлота настанка експлозива. [5].

  • Qвзр = Q2 – Q1,

где је Qвзр топлота експлозије, Q2 топлота стварања продуката експлозије, кцал/Ј; Q1 је топлота формирања експлозива или његових компоненти, кцал/Ј. [2][8].

Опште информације

Индикатор топлоте експлозије у одређеним границама зависи од дебљине и материјала чауре у коју је постављено пуњење, а са повећањем густине пуњења, вредности топлоте експлозије се линеарно повећавају. [12]

Топлота експлозије се дели на:

  • топлота детонације (или ниска топлота експлозије) - минимални просечни индекс топлоте који одређује детонациони режим, који се ослобађа у детонационом таласу и преноси на њега у потпуности; његово експериментално одређивање је и даље тешко. Може да варира у зависности од притиска у таласу детонације. [9][12]
  • високоексплозивна топлота - топлота експлозије у масивној чаури. Интермедијер између топлоте детонације и максималне топлоте. Зависи од густине пуњења и дебљине чауре; промене зависе од притиска спољашње средине и гаснодинамичких услова процеса експанзије продуката експлозије. [9][12]
  • максимална топлота - је константа експлозива због чињенице да је одређена искључиво саставом експлозива, без обзира на почетне и крајње димензије стања продуката експлозије. Омогућава да се сагледају граничне могућности експлозива, ако је неопходан резултат потпуне конверзије хемијске енергије у топлотну. [9][12]

За утврђивање високоексплозивне топлоте експлозива у пракси се користе следеће методе:

  • метод оловне бомбе;
  • метод еквивалентних накнада;
  • метода балистичког клатна;
  • метода балистичког минобацача;
  • одређивање високоексплозивне топлоте по запремини избацивног левка;
  • мерење параметара ваздушних ударних таласа. [4]

Примери утицаја на индикаторе топлоте експлозије

У случајевима детонације густих пуњења експлозива са негативним балансом кисеоника, који се стављају у масивну чауру, уочава се додатна топлота без повећања брзине детонације, па се у експлозији ТНТ-а утискује у месингану шкољку дебљине 4 мм, ослобађа се 25% више енергије (1080 цал/г) него при експлозији ТНТ наелектрисања сличне тежине и густине у слабој стакластој лчаури дебљине 2 мм (840 цал/г). Исти ефекат се примећује код пикринске киселине, тетрила, хексогена. Истовремено, повећање топлоте експлозије услед збијања и чауре примећује се само код експлозива са негативним балансом кисеоника, код осталих мешаних експлозива са малим, нултим или позитивним балансом кисеоника (ПЕТН, глицерол). [2][12]

Додатно ослобађање топлоте експлозије може зависити од спорог тока хемијских реакција генераторског гаса, које не појачавају детонациони талас. [2][5][12]

Раст индекса топлоте експлозије је олакшан повећањем импулса детонационог таласа мереног за слободна и пондерисана пуњења. [12]

Види још

Референце

  1. ↑ Станюкович, Баум, Шехтер (2013). стр. 82.
  2. ↑ 2,00 2,01 2,02 2,03 2,04 2,05 2,06 2,07 2,08 2,09 2,10 2,11 2,12 Теория горения и взрыва (2010). стр. 156.
  3. ↑ Теория горения и взрыва (2010). стр. 156, 163.
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 Архипов, Синогина (2007)
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 Дубнов, Бахаревич, Романов (1988). стр. 26.
  6. ↑ 6,0 6,1 Кöхлер, Ј.; Меyер, Р.; Хомбург, А. Еxплосивстоффе, Зехнте воллстäндиг üберарбеитете Ауфлаге, Wилеy-ВЦХ Верлаг ГмбХ & Цо КГаА, Wеинхеим (2008) ISBN 978-3-527-32009-7
  7. ↑ 7,0 7,1 7,2 7,3 Станюкович, Баум, Шехтер (2013). str. 85—86.
  8. ↑ 8,0 8,1 8,2 Грабчак, Малышев, Комащенко, Федунец (1997). str. 84.
  9. ↑ 9,0 9,1 9,2 9,3 Дубнов, Бахаревич, Романов (1988). str. 29.
  10. ↑ Станюкович, Баум, Шехтер (2013). str. 90.
  11. ↑ Станюкович, Баум, Шехтер (2013). str. 94.
  12. ↑ 12,0 12,1 12,2 12,3 12,4 12,5 12,6 12,7 Апин, Велина, Лебедев (1962)

Шаблон:Подножје

Преузето из „https://vojnaenciklopedija.com/vojnaenciklopedija/index.php?title=Eksplozivna_toplota&oldid=16947”